PERENCANAAN SAMBUNGAN KAKU BALOK – KOLOM TIPE END PLATE MENURUT TATA CARA PERENCANAAN STRUKTUR BAJA UNTUK BANGUNAN GEDUNG (SNI 03 – 1729 – 2002) MENGGUNAKAN MICROSOFT EXCEL 2002 Henny Uliani NRP : 0021044 Pembimbing Utama : Daud R. Wiyono, Ir., M.Sc Pembimbing Pendamping : Noek Sulandari, Ir., M.Sc UNIVESITAS KRISTEN MARANATHA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL BANDUNG
ABSTRAK Dalam perancangan rangka baja akan selalu berkaitan dengan detailing sambungan termasuk detailing sambungan sambungan balok kolom. Agar perancangan rangka baja dapat dilakukan dengan cepat, pemanfaatan program perhitungan sambungan akan sangat membantu. Seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan program-program komputer untuk mendesain suatu struktur bangunan, pada Tugas Akhir ini menggunakan Microsoft Excel 2002 untuk mendesain sambungan kaku balok kolom tersebut. Tugas Akhir ini membahas perencanaan sambungan kaku balok-kolom tipe End Plate menurut Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI 03 – 1929 - 2002) dengan memanfaatkan Program Microsoft Excel 2002. Perencanaan sambungan menurut kekuatan penuh balok. Dengan menginputkan data profil balok hasil desain struktur serta menentukan pilihan baut, end plate dan mutu bahan las akan diperoleh output berupa kebutuhan jumlah baut, ketentuan jarak baut serta tebal las iii
DAFTAR ISI SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR
i
SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR
ii
ABSTRAK
iii
PRAKATA
iv
DAFTAR ISI
vi
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
ix xiii
DAFTAR GAMBAR
xv
DAFTAR TABEL BAB 1
BAB 2
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ……………………………………..
1
1.2 Tujuan Penulisan …………………………………………….
2
1.3 Ruang Lingkup Pembahasan ………………………………...
2
1.4 Sistematika Penulisan ………………………………………..
3
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Alat Sambung Struktural …………………………………….
4
2.2 Jenis Baut …………………………………………………….
5
2.3 Kekuatan Baut ……………………………………………….
7
2.3.1 Kuat Rencana Baut Yang Memikul Gaya Geser …….
8
2.3.2 Kuat Rencana Baut Yang Memikul Gaya Tarik ……..
9
2.3.3 Kuat Rencana Baut Yang Memikul Kombinasi Geser dan Tarik ……………………………………………..
9
2.3.4 Kuat Rencana Tumpu ………………………………..
10
vi
2.3.5 Jarak Minimum Antar Baut …………………………..
11
2.3.6 Jarak Tepi Minimum …………………………………
11
2.3.7 Jarak Maksimum Antar Baut ........................................
11
2.3.8 Jarak Tepi Maksimum ………………………………..
12
2.4 Kekuatan Las ............................................................................
12
2.4.1 Ukuran Las Sudut …………………………………….
14
2.4.2 Ukuran Minimum Las Sudut …………………………
14
2.4.3 Ukuran Maksimum Las Sudut ………………………..
15
2.4.4 Panjang Efektif ……………………………………….
15
2.4.5 Luas Efektif ..................................................................
15
2.4.6 Kuat Rencana Las Sudut ……………………………..
15
2.5 Perencanaan Sambungan Menurut Kekuatan Penuh Balok ….
16
2.5.1 Kuat Lentur Rencana …………………………………
16
2.5.2 Kuat Geser Rencana ………………………………….
22
2.6 Sambungan Balok – Kolom ………………………………….
23
2.7 Sambungan Balok – Kolom Tipe End Plate ………………....
25
BAB 3 ANALISIS SAMBUNGAN 3.1 Data Input …………………………………………………….
28
3.2 Prosedur Perhitungan Pada Studi Kasus ……………………..
30
3.2.1 Menentukan Kuat Lentur Rencana (ΦMn) …………...
30
3.2.2 Menentukan Kuat Geser Rencana (ΦVn) …………….
32
3.2.3 Menentukan Jumlah Baut …………………………….
33
3.2.4 Menentukan Tebal Las ……………………………….
36
3.2.5 Pemeriksaan Tebal End Plate ………………………...
37
vii
3.3 Data Output …………………………………………………..
37
3.4 Diagram Alir …………………………………………………
38
BAB 4 STUDI KASUS 4.1 Data Kasus …………………………………………………...
50
4.2 Penyelesaian Dengan Hitungan Manual ……………………..
52
4.2.1 Menentukan Kuat Lentur Rencana (ΦMn) …………...
52
4.2.2 Menentukan Kuat Geser Rencana (ΦVn) …………….
56
4.2.3 Menentukan Jumlah Baut …………………………….
57
4.2.4 Menentukan Tebal Las ……………………………….
62
4.2.5 Pemeriksaan Tebal End Plate ………………………...
64
4.3 Penyelesaian Dengan Program Microsoft Excel 2002 ………
65
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan …………………………………………………..
69
5.2 Saran …………………………………………………………
70
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………….
71
LAMPIRAN
viii
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN Ab
= Luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir, mm2
An
= Luas bersih baut yang merupakan luas pada bagian yang berulir, mm2
b
= Lebar pelat atau penampang, mm
Cb
= Koefisien pengali tekuk torsi lateral
d
= Tinggi penampang, mm
db
= Diameter baut nominal pada daerah tak berulir, mm
d*
= Total tinggi bidang kontak profil ke end plate, mm
E
= Modulus elastisitas baja, MPa
e
= Eksentrisitas profil baja, mm
f1,f2
= Konstanta tegangan dalam perhitungan ft, MPa
fr
= Tegangan sisa, MPa
ft
= Tegangan tarik dengan memperhitungkan ada atau tidaknya ulir baut pada bidang geser, MPa
fu
= Tegangan tarik putus, Mpa
fub
= Tegangan tarik putus bahan baut, Mpa
fuv
= Tegangan geser akibat beban terfaktor pada suatu baut, MPa
fuw
= Tegangan tarik putus material las, MPa
fy
= Tegangan leleh baja, MPa
G
= Modulus geser baja, MPa
h
= Tinggi bersih penampang, mm
Iw
= Konstanta puntir lengkung, mm4
Iy
= Momen Inersia terhadap sumbu lemah, mm4
ix
J
= Konstanta puntir torsi, mm4
kn
= Koefisien tekuk geser pelat
L
= Panjang bentang antara dua pengekang lateral yang berdekatan, mm
Lp
= Panjang bentang maksimum untuk balok yang mampu menerima momen plastis, mm
Lr
= Panjang bentang minumum untuk balok yang kekuatannya mulai ditentukan oleh momen kritis tekuk torsi lateral, mm
Md
= Kuat lentur rencana, Nmm
Mn
= Kuat lentur nominal balok,Nmm
Mp
= Momen lentur yang menyebabkan seluruh penampang mengalami tegangan leleh, Nmm
Mr
= Momen batas tekuk, Nmm
Mu
= Momen lentur terfaktor atau momen perlu, Nmm
My
= Momen lentur yang menyebabkan serat terluar penampang mencapai tegangan leleh, Nmm
m
= Jumlah bidang geser
n
= Jumlah baut
R
= Gaya maksimum yang bekerja pada satu satuan panjang las, N
Rd
= Kuat rencana, N
Rn
= Kuat nominal, N
Rnw
= Kuat nominal sambungan las, N
Ru
= Beban terfaktor atau kuat perlu, N
r
= Radius girasi, mm
r1,r2
= Faktor modifikasi tegangan untuk memperhitungkan ada atau tidak
x
adanya ulir baut pada bidang geser ry
= Jari-jari girasi komponen struktur terhadap sumbu y-y, mm
S
= Jarak antar baut, mm
S1
= Jarak baut ke tepi pelat, mm
Sx
= Momen perlawanan elastis terhadap sumbu x, mm3
Sy
= Momen perlawanan elastis terhadap sumbu y, mm3
Td
= Kuat tarik rencana, N
Tn
= Kuat tarik nominal, N
Tu
= Beban tarik terfaktor, N
tb
= Tebal pelat badan, mm
tp
= Tebal pelat, mm
ts
= Tebal pelat sayap, mm
tt
= Tebal rencana las, mm
tw
= Tebal kaki las sudut, mm
Vd
= Kuat geser rencana, mm
Vn
= Kuat geser nominal, mm
Vu
= Kuat geser terfaktor, mm
X1
= Koefisien untuk perhitungan momen tekuk torsi lateral, MPa
X2
= Koefisien untuk perhitungan momen tekuk torsi lateral, mm 4 N
Z
= Modulus penampang plastis, mm3
λ
= Kelangsingan
λb
= Perbandingan tinggi badan terhadap tebal badan
λp
= Batas maksimum untuk penampang kompak
λr
= Batas maksimum untuk penampang tak kompak xi
λs
= Perbandingan lebar sayap terhadap tebal sayap
Φ
= Faktor reduksi
φf
= Faktor reduksi kekuatan untuk retak
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Tipe-tipe penyambung
Gambar 2.2
Baut struktur heks tebal dan mur tebal berat
Gambar 2.3
Bentuk-bentuk kegagalan pada sambungan dengan baut
Gambar 2.4
Tipe-tipe las
Gambar 2.5
Kegunaan las sudut
Gambar 2.6
Kemungkinan penampang melintang las sudut
Gambar 2.7
Profil I
Gambar 2.8
Tipe-tipe tumpuan lateral definit
Gambar 2.9
Contoh berbagai nilai Cb
Gambar 2.10 Sambungan kolom ke balok menerus: Penyambungan las ke flens kolom. Gambar 2.11 Sambungan kolom ke balok menerus : penyambungan baut. Gambar 2.12 Sambungan kaku balok-kolom tipe end-plate Gambar 2.13 Sambungan kaku balok-kolom tipe end-plate with knee connection Gambar 3.1
End plate connection
Gambar 3.2
End plate with knee connection
Gambar 3.3
Diagram alir desain
Gambar 3.4
Diagram alir input data
Gambar 3.5.1 Diagram alir kuat lentur rencana bagian 1 Gambar 3.5.2 Diaram alir kuat lentur rencana bagian 2 Gambar 3.5.3 Diagram alir kuat lentur rencana bagian 3 Gambar 3.6
Diagram alir kuat geser rencana
xiii
Gambar 3.7.1 Diagram alir jumlah baut bagian 1 Gambar 3.7.2 Diagram alir jumlah baut bagian 2 Gambar 3.7.3 Diagram alir jumlah baut bagian 3 Gambar 3.7.4 Diagram alir jumlah baut bagian 4 Gambar 3.8
Diagram alir tebal las
Gambar 3.9
Diagram alir tebal end plate
Gambar 4.1
Nilai Cb
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Dimensi baut A325 dan A490 Tabel 2.2 Jarak tepi minimum Tabel 2.3 Ukuran minimum las sudut Tabel 3.1 Sifat mekanis baja struktural
xv
